面对日益严峻的全球航运温室气体排放与海洋外来物种入侵问题,集美大学“维海立方”科创团队针对船舶防污痛点,成功研发出一套“船舶智能化清理系统”。该系统创新性地将耐磨自修复涂层、水下清理机器人与生物膜预测算法相融合,为航运业提供了一种高效、环保的新型维保服务体系。
船舶在营运航行中,船体极易附着牡蛎、藤壶等海洋污损生物。这不仅会大幅增加船舶的流体动力阻力,导致油耗显著上升,还会随着船舶的跨洋航行引发外来生物入侵风险。据行业研究表明,即使是早期的生物膜,也可能导致船舶燃油消耗增加多达20%。
为应对这一生态危机,国际海事组织正加速推进环保法规的强制化进程。据悉,IMO即将于2029年正式落地一项具有法律约束力的全球船舶生物污损控制新框架。该法规将严格限制船舶靠港时的船身污染指数,一旦指数超过警戒值,船舶将被直接禁止靠港。目前,部分国家已开始实施类似法规,违法者不仅面临巨额罚款,其营运资格也将受到严格限制。行业传统的防污与清理模式亟待变革。
目前,行业主流的除污方式存在诸多局限:船舶进干船坞抽水清理成本高昂且耗时长;水下蛙人清洗不仅费用高,且伴随极高的安全风险;而现有的主流水下清洗机器人往往采用强力水流或硬质刷盘,极易破坏船体防污涂层,大幅缩短涂层的使用寿命。
“维海立方”团队从海洋生物附着的底层发展逻辑中找到了破局的关键。海洋污损生物的附着是一个渐进过程:从有机物附着提供营养,到微生物菌群聚集形成生物膜,再往下发展才会生成难以去除的宏观藻类和硬壳海洋生物。在生物膜阶段,污损物是极易被无损去除的。
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研究表明,由于船舶在航行状态下海生物难以附着,生物膜的生成周期通常在2至3周,这恰好与一般远洋船舶14至25天的航行靠港周期高度吻合。船舶靠港期,正是进行轻量化清理的黄金窗口。
基于这一规律,该项目设计了三位一体的协同解决方案:首先,研发出具有极高耐磨性且兼具自修复能力的新型底层涂层;其次,开发了能够根据船舶所处海域环境精确预测生物膜形成周期的AI算法;最后,配套研发了专用于高效清理早期生物膜的水下柔性清理机器人。
团队已研发相关技术3项,获得相关发明专利5余项,发表国内外权威期刊论文20余篇,打破了国外在海洋防污技术上的垄断。近几日,他们陆续收到了相关企业的反馈意见和意向订单,与厦门双瑞涂料有限公司等达成战略合作,中海油常州涂料化工研究院有限公司签订了共建联合实验室协议书,与沈阳派尔化学有限公司签订了产学研合作协议,并在此基础上,准备以发起设立方式成立维海立方有限公司。
“维海立方”团队的这一系统不仅有效避免了传统清理方式对涂层的破坏,更前瞻性地为航运企业应对未来的IMO严苛法规提供了兼顾经济效益与环保合规的中国智慧。
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